如何实现 SPI通信的主从功能

串行外设接口总线是一种以全双工方式运行的同步串行通信链路，这意味着设备同时发送和接收数据。这些设备作为主/从设备进行通信，其中主设备通过选择带有硬件线路的从设备来启动通信，并且还提供用于将数据位移入和移出从设备的同步时钟。

通信所需的信号是从选择（SS）、主输入从输出（MISO）、主输出从输入（MOSI）和串行时钟（SCK）。SPI 相对于其他通信协议的优势在于，寻址是在硬件中通过 SS 线执行的，从而可以更快地寻址设备，并且通信是全双工的，从而可以更快地传输数据（图 1）。

图 1 串行外设接口总线

SPI 通信开始于主机断言 SS 线。根据器件的不同，SS 线可能是高电平有效或低电平有效。在开始通信之前，主设备必须等待至少一个时钟周期。与 SS 线的活动极性非常相似，SS 激活后的等待时间因设备而异。例如，模数转换器可能要求主设备在其 SS 线被断言后等待转换完成。接下来，主机将开始将数据移出 MOSI 线，并将数据移入 MISO。数据始终以全双工方式传输，即使该数据没有意义。例如，为了让主设备从从设备接收 24 位数据，它还必须向从设备发送 24 位数据（图 2 和图 3）。

图 2 阶段 0 时序

第一阶段时间

没有关于使用哪个时钟边沿来发送和接收数据的标准，因此根据时钟极性和时钟相位，有四种可能的操作模式。请参阅下面图 4 中的表格。

SPI 模式

图 4 SPI 模式

以模式 1 为例，主机将在 SCK 线为低电平时空闲总线。当主机将 SCK 线推高时，它也会将最高有效位放在 MOSI 线上。同时，Slave 将把最重要的放在 MISO 线上。接下来，Master 拉动 SCK 线并从 MISO 线上的 Slave 读取稳定位。同时，Slave 在 MOSI 线上读取 Master 生成的稳定位。当 SS 线路停用时，通信终止，因此它必须在整个通信帧期间保持活动状态。

编辑：hfy